钻孔灌注摩擦桩论文（共9篇）
钻孔灌注摩擦桩论文 篇1
0 引言
对于钻孔灌注摩擦桩的配筋,过去多数设计人员按照自己习惯的方法进行设计,配筋长度随意性较大,大致可归纳为以下几类:1)大多数设计单位桩基配筋采用m计算,按弯矩零点考虑配筋长度,第一批50%主筋在离桩顶4/α+(2 m～3 m)(α指桩的水平变形系数,下同)处截断,钢筋笼长度不小于2L/3(L指桩长,下同);2)第一次从桩顶至4/α处截断1/3主筋,第二次在2/3桩长处再截断1/3主筋,最后1/3主筋配到桩底;3)桩身上部L/3处第一批截断主筋的50%,剩下的50%主筋配置到2L/3处,最下面留有L/3长度的素混凝土段;4)桩顶到L/2处第一批截断主筋的50%,其余50%主筋配置到桩底,或在下面留1 m～3 m的素混凝土段;5)为方便钢筋笼设计,将一批桩长相差不大的桩,采用同一尺寸的钢筋笼,以底部不同的素混凝土长度来调整,这使得桩底以上素混凝土段长短不一,有10 m,20 m甚至30 m的情况。
总体上说,自从提出设计终身负责制后,桩内配筋长度普遍增长,具有优化设计与节省用钢量的潜力;同时,对少数桩基的素混凝土段长度也需要进行必要的限制,以确保桩基受力安全。
1 现行规范对钻孔灌注摩擦桩配筋的要求
钻孔灌注摩擦桩主要依靠桩侧与地基土之间的摩擦力来承受桩顶竖向荷载,桩身所承受的竖向荷载自上而下逐渐减小,越接近桩底,桩身所受的轴向力越小;同时,摩擦桩的桩长与桩径的比值较大,亦即桩身较柔,在水平荷载和弯矩的作用下,桩身所受的弯矩与剪力也是靠近桩顶的上段大,在桩侧土抗力的不断抵消下,同样使其所受的弯矩与剪力自上而下迅速衰减。因此,桩基内的钢筋可分段配置不同的数量,桩顶段根据受力需要按钢筋混凝土构件配筋,越向下配筋量越少,最后靠近桩底附近可不配筋而做成素混凝土段。
现行《公路桥涵地基与基础设计规范》规定“计算桩基内力时,可采用m法”。按m法计算αh>2.5的弹性桩基础时指出:“桩柱在地面或局部冲刷线以下入土深度h≥4/α以下桩身部分的内力均可以认为等于零”。《建筑桩基技术规范》规定:“受水平荷载的摩擦型桩(包括受地震作用的桩基),配筋长度宜采用4/α”;“对于单桩竖向承载力较高的摩擦端承桩宜沿深度分段变截面配置通长或局部长度钢筋;对于承受负摩阻力和位于坡地岸边的桩基应通长配筋”。
按上述规范的要求可以看出,钻孔灌注摩擦桩不要求在桩身内从上到下配置相同的钢筋,而是可以分段配置不同的主筋总面积。
2 关于优化钻孔灌注摩擦桩配筋长度的设想
2.1 第一批截断50%主筋的长度L1
按m法计算的弯矩零点为4/α,理论上弯矩零点以下的桩身弯矩与剪力均可以认为等于零,可以不配置钢筋。即使按K法计算的第二弯矩零点离地面或冲刷线的距离较m法计算的4/α值大,也没有必要将L1值加大,因为至4/α处仅截断主筋的50%,还有50%的主筋是通过4/α处截面而继续延伸的。故建议L1采用:L1=4/α。
2.2 钢筋笼长度L2
计算单桩水平承载力较常用的方法有m法、c法和K法等。前两种方法是《公路桥涵地基与基础设计规范》采用或明确推荐采用的方法。这些方法的不同之处主要在于地基系数随深度变化的形式不同,因而计算出桩的内力值以及分布形式也就各异,用这些计算值与实测值比较(见《公路桥梁钻孔桩》上册),K法与m法的最大弯矩计算值比实测值大,其位置比实测的低,c法的计算值与实测值较为接近。K法计算弯矩值最大,但收敛最快,所以第一弯矩零点最高,离地面最近,m法次之,c法的收敛点约为5/α,较m法深,比实测值小。因此,各种计算方法的弯矩零点位置都比实测值高,这说明理论上的弯矩零点并不是实际的弯矩零点,例如m法的弯矩零点在4/α处,理论上认为在该点以下可以不配置钢筋,事实上,在4/α深度以下仍存在弯矩。这就需要在4/α深度以下一定距离内布置一些钢筋。就K法来说,它的弯矩影响深度较大,可达5.989/α以上。另外,《建筑地基基础设计规范》规定“桩径大于600 mm的钻孔灌注桩构造钢筋的长度不宜小于桩长的2/3”。由于目前公路桥梁在桩的试验中,着重于桩的垂直承载力而很少甚至没有对桩的水平承载力进行测试,故在现有的基础上,为了安全起见,钢筋笼长度L2建议在长桩的情况下应满足L2≥6/α。
2.3 素混凝土段长度hc
素混凝土段设置多长为好,在现行规范中找不到明确的说法。考虑钻孔时可能出现倾斜,《公路桥涵施工技术规范》要求成孔倾斜度小于1%。如取最不利成孔倾斜度为1%,成桩后在桩底容许承载力R的作用下,以控制素混凝土段不出现拉应力为条件,并略去素混凝土段桩周土介质的有利因素后,可得混凝土的应力为:σ=R/Ac-0.01Rhc/Wc≥0,其中,Ac=πD2/4(D为桩设计直径,下同);Wc=πD3/32;hc为素混凝土段长度;R为桩底容许承载力;σ为在R作用下桩身素混凝土段与配筋混凝土界面上的拉应力。现令σ=0,即可求得hc=12.5D。由于素混凝土作为偏心受压构件受力时,其桩侧的土抗力肯定要起有利作用;另外在实际桩基工程中尚未见有因桩尖素混凝土段被折断而造成工程事故的实例,因而建议将安全系数K采用1.5是仍属安全的,由此素混凝土段长度可采用下式:hc≤12.5D/1.5=8D。
2.4 沉淀层厚度t
沉淀层厚度t是影响桩基承载力的因素之一,故有关规范规定了按t与桩径D的比值大小来确定桩底承载力的折减系数m。但随着摩擦桩桩身长度的增加,t值大小对桩基承载力的影响也逐渐减小。一般设计人员认为对沉淀层厚度难以检测准确,故认为要求稍严格一些为好,多取t=0.2D。其实,要求过严容易在清孔中引起塌孔,将更影响桩基成桩质量和施工进度。个人认为如非设计承载力要求所必须,则沉淀层厚度t宜适当予以放宽为好。实际上桩底沉淀层泥浆在浇筑水下混凝土时受混凝土拌合料的冲击后,形成了一层“夹泥混凝土”,其强度远大于桩尖底部的原状土。应该说这是一层由混凝土到桩尖底部原状土之间的过渡段,有能力将桩底承载力较好地传给下部原状土,这也说明沉淀层厚度t要求不宜过严。目前检测方法很不完善,《公路桥涵施工技术规范》也无明确规定,个人建议沉淀层控制厚度如下:支承摩擦桩10 cm;摩擦桩(0.2～0.3)D,桩长L<40 m,土质较好时,取小值,L>40 m或土质较差时,取大值,但不超过50 cm。
在短桩内为了防止一通到底的钢筋笼底部钢筋锈蚀,钢筋笼不宜伸入沉淀层内,更不要让钢筋直接与桩尖原状土相接,故钢筋笼最大长度应满足下式:L2<L-t。在计算钢筋笼长度L2时,为偏安全计,考虑沉淀层厚度一律偏大地取t=0.4D。
3 结语
1)关于钢筋主筋长度设计的建议:a.第一批可截断50%主筋,其长度L1=4/α;b.钢筋笼长度L2应按照不同的桩长分别确定:短桩,即L<(6/α+0.4D)时,L2<L-0.4D;中长桩,即(6/α+0.4D)<L<Lk时,L2=6/α,其中Lk=6/α+8D称为界限桩长,即中长桩与长桩的分界桩长;长桩,即L>Lk时,L2=L-8D。
2)关于素混凝土段hc的设计,有条件时,应尽量设置较长的素混凝土段,以节省钢材,但最大长度不应超过8D,对于需要设置声测管的桩基,可留少量钢筋笼中的主筋或采取其他有效措施,安装声测管,不必将桩中剩下的50%主筋全部伸到桩底;同时,当桩身上段存在淤泥、淤泥质土层或液化土层时,其钢筋长度应超过这些土层的厚度,进入到下部土层的一定深度处。对于摩擦支承桩、承受负摩阻力和位于坡地岸边的桩基以及抗拔桩应通长配筋。
摘要：分析了过去钻孔灌注摩擦桩的配筋状况,在明确现行规范对钻孔灌注摩擦桩配筋要求的基础上,提出关于优化其配筋长度的设想及建议,从而确保桩基受力安全。
关键词：钻孔灌注摩擦桩,配筋长度,建议
参考文献
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[5]交通部科学研究院.公路桥梁钻孔桩(上册)[M].北京:人民交通出版社,1978.
钻孔灌注摩擦桩论文 篇2
桥梁钻孔灌注桩的重要性
桥梁钻孔灌注桩作为一种重要的基础形式，以适应性强、成本适中、施工简便等特点被广泛应用于公路桥梁工程领域，特别是在当前技术不断发展的情况下，对其单桩承载力和桩的质量要求逐步提高。但由于现实施工中影响灌注桩施工质量的因素很多，稍有不慎或措施不严，就易在钻孔灌注中发生质量事故，危及桩基工程的安全，给工程项目造成重大损失。
施工监理单位有必要对各种不确定影响因素进行充分考虑，必须对施工过程每一环节严格监控；施工中只有对钻孔灌注桩工程质量通病治理做好正确的预控决策，拟定切实有效的监控措施和方案，指导监控钻孔灌注桩施工全过程，达到消除或减少桩基工程质量问题和质量通病的目的，保证桥梁基础工程的耐久性和安全性。
现场整治和监控措施
加强现场整治排查
一要重点做好准备施工钻孔灌注桩施工质量问题或质量通病的预防、预控工作。从桩基施工准备阶段开始就将质量通病治理作为一项重点工作来抓，重点督促项目部完善质量保证体系和自检程序，并跟踪检查施工单位质量通病治理措施的落实情况；同时，加强桩基原材料和施工工艺的控制，特别加强钻孔灌注桩易产生质量通病的部位和工序的预防、预控，切实将产生质量通病的隐患消灭在萌芽状态。二是重点做好正在施工的桩基工程质量通病专项治理工作。对于正在施工的桩基工程质量通病的专项治理，应结合该合同段桩基工程施工现场的实际情况，根据桩基工程质量通病容易发生的部位，按照工序保分项、分项保分部的原则，从工序中存在的问题入手，不断完善施工工艺，切实保证整个桩基工程的施工质量。质量控制过程中要充分结合施工图设计、施工技术规范及已有的成熟经验，具体问题具体对待，力争将已发生的质量通病治理到位，尽力杜绝质量问题或质量通病的发生。
完善成孔（桩）工序验收检查
检查验收的目的在于通过检查验收工作，复查前期治理工作的效果和成绩，检查不足，巩固治理成果，以对下一步工作形成具体全面的指导。检查验收阶段，监理工程师应根据施工图设计、施工技术规范等要求，加大钻孔灌注桩施工质量通病的监控力度和检测频率，监控过程中，主动采取旁站、巡查、抽检、平行检查等方式对质量通病整治情况进行检查，并做好记录存档备查。同时，应严格遵照相关技术规范、评定标准等文件要求，对已完桩基工程的质量进行全方位检查和验收。
强化现场跟踪整改复查 通过对发现的质量问题及时提出整改意见和改进要求，大力推进桥梁工程钻孔灌注桩施工新技术、新工艺，通过技术手段改革落后工艺，以工艺保质量，从根本上解决桥梁工程钻孔灌注桩施工质量通病。
总结提高
监理工程师应定期召开钻孔灌注桩施工质量通病治理工作专题会议，对工程质量通病治理控制情况进行全面总结，对整治过程中的质量检测数据进行对比，对整治过程中采取的措施及效果进行评价，分析存在问题的原因，提出钻孔灌注桩质量通病预防措施、改正措施及规范化的施工工艺，形成阶段性总结报告；并根据桩基工程进展情况，调整整治重心，力争钻孔灌注桩施工工艺和管理水平得到持续、稳步的提高。
易出现的质量问题成因和防治措施
坍孔 成孔速度太快，泥浆护壁来不及形成泥膜，泥浆浓度和密度不足，起不到可靠的护壁作用；护筒深度不够，下端孔口处软弱，在孔内水压力下产生漏水；钻机直接触及护筒，由于振动使孔口坍塌。防治措施：督促施工单位提高泥浆质量，选用相对密度、粘度、胶体率较大的泥浆，如果钻孔土质是粉质砂土或亚粘土应增加粘土来制浆；增加护筒的埋置深度，使护筒底端不漏浆，确保孔内水压力大于孔外，增加孔壁侧压力。
缩孔 钻机补焊不及时，严重磨损的钻锥钻出的比设计桩径稍小；钻进土层中有软粘土，遇水膨胀后使孔径缩小；清孔不彻底，泥浆中含泥块较多，加上终灌拔管过快，引起桩顶周边夹泥，导致保护层厚度不足；孔中水头下降，对孔壁静水压力减少，导致局部对孔壁土层失稳坍塌，造成桩身夹泥或缩径。防治措施：经常检查钻径尺寸，并督促施工单位及时补焊或更换锯齿，有软素土时采用失水率小的优质泥浆；清孔时清渣而不清泥，防止清孔后浇筑混凝土过程中局部坍孔，导致缩径产生。
桩底持力层确定不准确 这样就经常出现桩基成孔时实际的地层情况与岩土工程地质勘查报告不符，特别是端承桩的持力层没有达到弱、微风化岩层，且嵌岩深度不够，满足不了设计要求。防治措施：桩基终孔严格按设计要求双向控制，既满足桩长又满足嵌岩深度符合要求。对桩基成孔时实际的地层情况与岩土工程地质勘察报告不符等情况，要求终孔时必须有地质设代、业代、监理、施工四方现场会勘论证，以决定是否终孔。
端承桩桩底沉渣厚度超标 施工中清孔不彻底或未进行二次清孔，泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起，钢筋笼吊放过程中，未对准孔位而碰撞孔壁使泥浆沉积。防治措施：采取二次清孔法，即成孔检查合格后立即进行第一次清孔，第一次清孔控制好泥浆比重，以能够将孔底沉渣浮起为度；钢筋笼吊放过程中要有专人指挥，确保对准孔位中心，防治钢筋笼刮落泥皮落入孔底；钢筋笼安装完毕，灌注混凝土前进行二清孔，再次检查沉淀层厚度，二次清孔符合要求后立即灌注混凝土。
钢筋笼问题 比如出现变形、偏位、保护层不够，安装位置不符合要求等问题。防治措施：钢筋笼应硬化场地并铺设枕木进行制作，制作好的钢筋骨架必须平整垫放，钢筋笼应在加筋钢筋内侧设置十字加劲撑，以防变形。同时要求螺旋筋与主筋进行电焊而不是绑扎，增强骨架的整体性，防止吊装中产生变形。每节骨架均采用半成品标志牌，第一节钢筋笼对中放入孔内，防止偏位，在护筒顶用工字钢穿过加筋箍下挂住钢筋笼，并保证工字钢水平和钢筋笼垂直，防止钢筋笼倾斜。吊放第二节钢筋笼与第一节对准后进行机械套筒连接或焊接，然后缓慢下放，如此循环；下放钢筋笼时要缓慢均匀，根据下笼深度，随时调整钢筋笼入孔的垂直度，尽量避免其倾斜及摆动。机械套筒连接时必须使竖向主筋对应，再同步拧紧套筒，使套筒两端正处于上下主筋已标明的划线上，否则应调整重来，确保钢筋连接质量。钢筋笼推广采用高强度砂浆圆饼式保护层垫块，防止钢筋刮落泥皮和安装偏位。
此外，由于混凝土灌注至钢筋底部时，灌注速度太快，混凝土顶托力造成钢筋笼上浮。防治措施：为防止钢筋骨架上浮，当灌注混凝土顶面距钢筋骨架底部1m左右时，应降低混凝土的灌注速度。当混凝土拌和物上升到骨架底口4m以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2m以上即可恢复正常灌注速度。灌注开始后，应紧凑、连续地进行，严禁中途停工。
断桩 首灌混凝土量不足，不能埋住导管底部；混凝土坍落度过小或石料粒径过大，导管直径过小堵管，当处理不好不得不提导管时形成断桩；导管口渗漏时泥浆进入导管；导管埋置深度不足，拔导管时，导管底脱离混凝土面。防治措施：必须复核首灌混凝土的量是否准确；控制好拌制混凝土粗集料，最大粒径不得超过40mm。不得大于导管内径的1/6-1/8，选择合理内径的导管；对混凝土灌注所用的导管，应督促承包人做密水承压和接头抗拉试验，以防导管漏气；在灌注混凝土的过程中，严格控制导管埋置深度2-6m。
钻孔灌注摩擦桩论文 篇3
【关键词】灌注；成孔工艺；大桩径；成品质量
随着建筑施工工艺日新月异的发展，桩基础已广泛应用于各类工业与民用建筑中，其中大桩径钻灌注桩以其低成本的突出优势，被广泛应用于建筑、桥梁等工程中。从工艺上来讲，该项技术工序多，施工精度要求高，对施工质量也有很高的要求，特是隐蔽的地下连续工程中，更是要求短时间内完成，这就造成了成品质量会受到时间、环境、人、地质等多方面因素的影响。现就多项工程实例对比得出几点心得，与大家分享。
一、灌注桩钻孔工艺
1、桩孔成孔直径对质量的影响
桩孔直径的精度直接对以后成桩直径的精度产生影响，影响成孔精度的不利因素多种多样，如土质、钻头直径、钻具同心度及进尺冲洗方和流速等，在诸多影响因素中，钻头直径对成孔精度影响十分巨大，因此，钻头直径的选择应成为重要的质量点。
根据多年工程实例得出的经验，钻头直径的选择应根据施工地点地质条件来确定。如果在软土中成孔，例如桩径在800MM～1000MM的灌注桩，钻头应选择比桩径小40MM左右。通常在大桩径成孔过程中，进尺较快，冲洗水压较高，采取正循环方式，钻进取值较大，反之较小；如果在砂土中成孔，桩径同上例，正循环时，钻头可选取60MM左右，反循环时，可选80MM左右；然而在软石、坚石层中成孔时，钻头应选取略小于桩径即可。应用上述经验同时，不可忽略成孔实验过程，以便因地制宜地调整，达到最好效果。
2、成孔后垂直度对成桩质量影响不可忽略
钻孔灌注桩对桩孔的垂直度的要求是小于百分之一的桩长，凡超此值，即可能对灌注桩成桩后的受力方式引起变化。
对于这一问题的防治，首要在于成孔前，要调整好成孔机械的水平度及钻具对地面的垂直度；其次，要精确控制钻进时的压力、转速及钻进速度。
3、预拌泥浆的选择
泥浆在成孔过程主要起到冷却及挟带固体废渣的作用，同时起到护壁防塌孔的重要作用。在灌注砼过程中，泥浆质量好坏直接影响成桩质量。如果泥浆性能不好，会造与混凝土混杂，影响混凝土强度和桩径。
泥浆的性能指标主要体现在粘度指标和密度指标，在大直径桩成孔，孔深在20米以上时，这个指标的重要性体再得淋漓尽致，因为多数工程工期较紧，施工成孔速度普遍较快，同时当地地下水线较高，多数情况下孔内土质含水较高，这就要求对泥浆密度控制较精密，既不能受地下水影响，又不能压制导管外混凝土面提升。
二、钻孔灌注桩混凝土灌注工艺
1、混凝土的和易性对成桩质量的影响及防治措施
在成孔后的灌注过程中，混凝土的和易性对成桩质量会产生较大影响。灌注时，要求混凝土和易性好，进而内阻小、润滑性好、较长的初凝时间及一定的触变性能，才能保证灌注过程连续施工，混凝土密实度得到保证。因此，配制混凝土时，要严格按照配合比操作，同时还应按现场材料的实际情况作相应的调整，水泥、粗骨料直径、砂率等要符合要求，同时材料必须经二次复试，搅拌时间保证的前提下，检查混凝土的各项指标，并按要求留置试块。
2、桩头的灌注质量对成桩质量的影响
桩头质量对整个桩体成桩后的质量影响很大，必须加强施工过程质量控制。桩头杂质含量高、振捣不实都会影响桩头的强度，直接影响上部荷载传至地基，因此必须从以下几个方面着手，采取措施来控制桩头施工质量。
1）着重控制最后一次灌注质量，特是控制最后一次浇灌的混凝土量，如有必要可以超灌一部分混凝土，然后凿修桩头，以保证成桩后桩头混凝土密实，无浮浆。
2）在采取泥浆护壁等进尺方式时，有必要在清孔时检查泥浆质量，要求满足规范要求的指标，可以在灌注混凝土前进行孔底取泥浆检查，即在孔底的泥浆性能要满足要求或密度在1.25以下，粘度要在28S以下。
3）对于桩头硬化后含有杂质的质量通病，可在二次清孔时采取一定的措施，彻底清除孔底的所有沉渣，并经专业人员或质量检查员检查后，报监理单位或甲方来验收，保证多次检查后，才可灌注混凝土。在混凝土灌注过程中，确保导管伸入混凝土液面以下两米或更多，坚决不允许将导管提出混凝土表面，必要进可派专人进行监测。在完成灌注量后，必须由专人测量桩头高程是否符合设计要求，一般预留500MM以备修补。
混凝土灌注桩作为一种良好的建筑地基形式，已为广大业内人士所接受，因此，它必将更广泛地应用于建筑行业，掌握并改进它的施工工艺，采取措施来消除或减少它的质量通病来延续它的技术寿命势在必行，在此例举一些在施工中领悟的一得之见，以期取得抛砖引玉之效果，希望混凝土灌注桩地基的工艺在广大同仁共同努力下，蓬勃发展。
参考文献
[1]何佳章.建筑工程钻孔灌注桩施工技术探讨.四川建材，2009年15期
[2]庞奇峰.钻孔灌注桩技术在建筑施工中应用分析.科技致富向导，2012年09期
[3]郭宁.钻孔灌注桩技术在建筑基础中的应用.工程科学，2010年03期
作者简介
摩擦桩成孔与灌注施工方法研究 篇4
关键词：桩基础,成孔,灌注,施工
1 引言
水工建筑物的基础工程,过去多采用人工挖槽的方法,这种基础施工方法的缺点是工期长、造价高。近年来,一些工程已采用了灌注桩基础取代开挖基槽的施工方法。如水工中的抽水站和农道桥基础等都取得了较好的效果。混凝土灌注桩施工程序为:测定桩位、埋设护筒、机井就位、钻孔、成孔、钢筋安设、混凝土灌桩。笔者联系工作实际,谈几点体会。
2 钻孔
2.1 机械钻孔
机械施工是平整场地、修筑便路、器材供应、铺设垫木、修循环池、埋设护筒、钻孔、护壁、成孔。
2.1.1 修循环池
循环池高程应考虑抬高孔内水位,池子大小应满足循环所需水量。循环水流量再参考钻机水泵流量。
2.1.2 埋设护筒
1)护筒作用:护筒的作用是控制桩位、导正钻具、防止孔口坍塌;在施工过程中,护筒顶面还可作为钻孔深度、钢筋笼下放深度、砼面高程及导管埋深的测量基准。
2)一般要求:筒径要大于井径10cm,护筒顶端要高出地下水位1.5m～2m,控制护筒顶端高度的目的,就是为了提高孔内的水位,形成水头,保持孔壁稳定。护筒底端埋深1m～1.5m。护筒埋设可分为挖孔埋设和填筑埋设。当地下水位在地面以下1m时可采用挖埋法;当地下水位较高,挖埋比较困难时,宜用填筑法安设护筒。填筑法安设护筒,护筒下口周围要填土夯实,防止筒内蓄水流失。护筒埋好后,即可稳机开钻。
2.1.3 抬高水位
为防止坍孔,多采用清水护壁。为得到足够的静水压力护壁,应尽量抬高筒内水位,其压力水头应高出水面或地下水位1.8m～3.2m。抬高水位的方法是基础回填法,即:将要钻的孔位用回填土的方法将原地面线抬高,回填土时要夯实,避免孔内水渗漏而达不到所需水位;加高护筒法,不论采用哪种方法抬高水位均不能忽略循环池的位置和高程。
2.1.4 钻孔护壁
为了保证钻孔的顺利进行,只抬高水位还不能保证不坍孔,因此必须采取护孔措施来防止孔壁坍塌的事故发生,通常采用泥浆护壁,泥浆具有一定比重,泥浆的自由水会通过孔壁而留在孔壁上的是一层泥皮,泥浆在孔壁上形成的泥皮,起到了保护孔壁的作用。
1)砂层钻进:砂层钻进应当以提高黏度为主,这样可以减少对孔壁的冲刷和泥浆的损失。
2)坍塌掉块:有坍塌掉块,高压含水层钻进要适当提高泥浆比重。
3)吸水膨胀土:遇有吸水膨胀土应当以控制失水量为主。采用泥浆钻进的目的是为了保护孔壁,泥浆比重应依据含水层的水头及含水层以上非含水层来决定的。一般要求满足下式:
式中,H为含水层以上非含水层厚;γm为泥浆比重;p为含水层水头压力。
从上式看出,当所钻的地层水头压力很高,含水层埋藏较浅应采用高比重泥浆才能实现安全钻进。各种地层所用泥浆如表1。
2.2 人工钻孔
人工钻孔的设备有机架、手摇卷扬机,钻杆和钻头等组成。人工钻孔时要搭设三角架用以提钻,搭架时必须注意各种必须同心,钻头对准桩位后扶直钻杆,使钻杆转动,当钻头盛满土时用卷扬机提升钻杆将土卸下,如此反复至钻到标高为止。在一些涝区内井机难以进入场地的情况下最好使用人工钻进,避免了较为困难的机械搬迁。人工钻进的主要技术指标见表2。
3 灌桩
3.1 准备工作
灌注前要做好各项准备工作,包括工具准备、垂球制作、钢筋笼加工等。
3.1.1 工具准备
工具准备包括三角架、上滑轮、稳绞磨、孔口用具等。
3.1.2 导管选择
导管是灌注水下混凝土的重要工具,对导管的基本要求是通过混凝土的能力满足施工要求,联接要直,接头处密封可靠,不漏水,不漏气。导管的技术性能规格和适用范围见表3。
3.1.3 储料漏斗
首批混凝土储存量应使首批灌注下去的混凝土能满足导管初次埋置深度的需要。首批混凝土的储存在漏斗和储料斗中,漏斗和储料斗(或提料漏斗)的总容积,应满足初存量的要求,初存量可按下式计算:
式中,v为初存量或漏斗和储料斗容积之的,m3;h1为孔内混凝土高度达到HC时导管内混凝土柱与导管外水压平衡所需高度,m,h1=HWγW/γC;HC为初次灌注需要的混凝土面至孔底的高度,1m～1.5m;HW为孔内水位至初次灌注需要的混凝土面距离,m;D为钻孔实际直径,m;d为导管内径,m;γW为孔内水或泥浆重度,kN/m3;γC为混凝土拌合物重度,kN/m3。
3.1.4 斗高计算
为保证后期桩顶混凝土的灌注质量,漏斗必须设置一定高度,其高度可用下式计算:
式中,HA为漏斗安装最小高度,m;P为超压力,Pa;HW为孔内水面到已浇混凝土面高度,m;γW为孔内水或泥浆重度,kN/m3;γC为混凝土重度,kN/m3。
3.1.5 垂球制作
作用是隔绝水与混凝土的接触,即用导管封底。垂球可用2层～4层塑料布包成稀泥包并涂上黄油的塑性垂球;也可用3cm厚的木板制成,上设导向铁架,中间夹麻袋片做成;还可用混凝土制成半球型,顶部放胶皮垫。垂球直径应小于导管直径1cm左右,垂球用铁线连接后通过三角架顶滑轮人为控制。其铁线的拉力可用下式计算:
式中,HW为混凝土塞预定剪绳深度,m;HA为漏斗顶面到孔内水位之距离,m;γw为泥浆重度,kN/m3;γc为混凝土重度,kN/m3;F为铁丝或钢丝所受拉力,kN。
3.1.6 钢筋笼加工
为防止坍孔,撤出钻机后应立即下钢筋笼与导管,因此必须预先制好钢筋笼待用。钢筋笼骨架绑扎焊接要牢靠,具有足够刚度,使钢筋在起吊时不致变形。
3.1.7 量测井深
导管应下到接近井底,但不能触泥,一般管底离井孔底30cm左右,因此必须量测井深。
3.2 井孔浇筑
下好钢筋笼,吊设好导管,沉吊好垂球后即可浇筑混凝土,混凝土浇筑分开浇、续浇、终浇三阶段。
3.2.1 开浇阶段
先以15kg水泥拌成1:2砂浆灌注入导管内垂球上,随至将已拌好的混凝土浇入漏斗,边注混凝土垂球边下沉,当垂球距井底4m～5m时,快速剪断吊垂球铁线,使垂球与混凝土猛然坠入井底,将导管内水排出。
3.2.2 续浇阶段
当垂球压至井底时,迅速检查有无异常情况,经观察无异常情况时可继续灌注。随着孔内混凝土面不断升高,渐渐提升导管,孔内的水及泥浆被挤出孔外。续浇阶段应对砼拌合方量与孔内砼面增加深度所反映的方量随时校对,二者应基本相符,否则要及时寻找原因,迅速研究处理措施。
3.2.3 终浇阶段
浇筑将近完成时,管内混凝土冲力小,管外泥浆稠度大,砼不易下落,此时要注意上部质量,在离顶部0.2m～0.5m范围内,密实度很差,有时极易混入泥浆,一般应予凿除,因此,浇筑高程应比实际高程高0.2m～0.5m。
3.3 注意事项
混凝土浇筑要注意以下几点:
3.3.1 碎石粒径
碎石粒径不宜过大,最好用0.5cm～4cm的骨料,二级配时粒径需0.5cm～2cm的颗粒占50%～60%,粒径2～4cm的应占50%～40%。
3.3.2 足量储备
在没剪断垂球铁线前必须储备足够数量混凝土,待垂球铁线剪断时迅速及时填料。
3.3.3 导管埋深
导管下口应始终埋在混凝土内1m～1.5m,导管口如埋的过浅易使水流进导管使混凝土产生夹层,如埋得过深会导致提升困难甚至拔不出。
有关资料表明,当导管插入混凝土内的深度不足0.5m～0.6m时,混凝土拌合物锥体会出现骤然下降,导管附近会出现局部隆起现象,表面曲线有突然转折,这说明混凝土拌合物不是在表面混凝土保护下流动,而是灌注压力顶穿了混凝土的保护层,在已浇的混凝土拌合物表面上流动,这就破坏了混凝土的整体性和均匀性。当导管插入混凝土1m以上时,混凝土表面坡度均匀,新浇筑的混凝土在已浇筑的混凝土内流动,由此可见,导管插入深度,对混凝土的浇筑质量密切相关。灌注桩施工时导管最小埋深可参考表4选定。
3.3.4 提管高度
必须掌握好混凝土在井孔中上升高度,根据井径和管径差计算每次提管高度,保证管底口不脱离砼层,防止“冒桩”。每次提管高度可按下式计算:
式中,h为每次提管高度,m;V为料斗容积m3;D为孔口直径,m。
3.3.5 钢筋骨架
吊放在钢筋笼时要尽量避免碰撞孔壁,并保证钢筋笼与孔壁有足够的混凝土保护层厚度,钢筋笼骨架放入孔内达到预定标高后,即将钢筋笼固定在孔口处。
4 排障
钻孔灌筑桩常出现的故障有:护筒冒水、孔壁坍塌、钻孔倾斜、混凝土超灌量等。
4.1 护筒冒水
护筒冒水是由于埋设护筒时周围填土不密实,或是起落钻头时碰动。防止护筒冒水,在埋设护筒时回填土要夯实,起落钻头时尽量防止发生碰撞,护筒严重位移时要重埋。
4.2 孔壁坍塌
孔壁坍塌主要是土质松软,护筒水位不高或泥浆护壁不好,处理方法是尽量抬高护筒内水位;泥浆稠度和比重要适当。如小坍可加浓泥浆或投入黄黏土继续钻进,如大坍可用黄土将孔回填,停一段时间待水位稳定后重钻。
4.3 钻孔倾斜
钻孔倾斜可能是钻杆不直,钻头导向部分太短,或遇到孤石倒木,如发现钻杆偏斜,应减速并提起钻头上下反复扫钻几次,然后转入正常钻进,如遇孤石可用炸药爆破炸除或炸碎。
4.4 混凝土超灌量
钻孔灌注桩超灌量会时常发生。产生超灌量原因主要是由于孔内有一定程度扩孔,此时有一部分混凝土浆扩散到软土中去。笔者认为,为保证工程质量,发现超灌量应按正规浇筑继续灌注,直到灌满为止。
5 结语
钻孔灌注桩适应各种土层条件下施工,灌注桩基础与预制桩及其它基础相比,可不受地层限制,能大量节约钢材和劳动力,可节约50%资金,基本上不用木材,因此,应广泛采用和进一步发展灌注桩。
参考文献
[1]段新胜,顾湘.桩基工程[M].武汉:中国地质大学出版社,1994.
钻孔灌注桩的断桩处理技术 篇5
关键词：钻孔,灌注桩,断桩,处理技术
当前,高速公路飞速发展,由于高速公路对线形的要求较高,巨大的土石方工程量被越来越多高架桥代替,钻孔灌注桩以其低噪声、对周围环境影响较小、无挤土效应等特点,在公路建设中发挥着重要的作用。但是,灌注桩的施工工序多,工艺要求高,技术含量大,专业要求高,影响灌注桩质量的因素较多,断桩的情况时有发生,既影响工程进度、工程形象,又耗费大量的资金,增加工程成本,如果对断桩处理不当,还会导致整个工程陷入瘫痪状况,后果相当严重,因此,我们要高度重视断桩后的处理。
1 断桩的原因及预防
1.1 在灌注过程中发生坍孔导致断桩
1)坍孔的原因:由于泥浆稠度小,护壁效果差,出现漏水;护筒埋置较浅,周围封堵不密实而出现漏水;护筒底部的黏土层厚度不足,护筒底部漏水等原因,造成泥浆水头高度不够,对孔壁压力减少;泥浆相对密度过小,致使水头对孔壁的压力较小;在松软砂层中钻孔时进尺过快,泥浆护壁形成较慢,井壁渗水;钻孔附近有大型设备作业,或有临时通行便道,车辆通行时产生振动。2)断桩的原因:正在灌注混凝土时,坍孔会导致混凝土中出现泥土夹层,使混凝土的连续性中断,导致断桩。3)预防措施:在钻孔附近,不要设临时通过便道,禁止有大型设备作业;在陆地埋置护筒时,应在底部夯填50 cm厚的黏土,在护筒周围也要夯填黏土,并注意夯实,护筒周围要均匀回填,保证护筒稳固和防止地面水的渗入;水中振动沉入护筒时,应根据地质资料,将护筒沉穿淤泥及透水层,护筒之间的接头要密封好,防止漏水;根据设计部门提供的地质勘探资料,根据地质情况的不同,选用适宜的泥浆比重、泥浆粘度有不同的钻进速度。如在砂层中钻孔时,应加大泥浆稠度,选用较好的造浆材料,提高泥浆的粘度以加强护壁,并适当降低进尺速度;当汛期或潮汐地区水位变化较大时,采取升高护筒,增加水头或用虹吸管等措施保证水头压力相对稳定。
1.2 钢筋笼在浇筑过程中发生变形引起断桩
1)钢筋笼变形的原因:浇筑混凝土时对钢筋笼强烈撞击,导致钢筋笼发生过大的扭转或弯曲变形;当钢筋笼较长时,未加设临时固定杆;加劲箍筋间距大,或直径小刚度不够。2)断桩的原因:正在浇筑的混凝土因钢筋笼的变形影响强度,且桩的抗剪切能力也会下降。3)预防措施:钢筋笼上每隔2 m～2.5 m增设一道加劲箍筋。在加强筋上加做十字交叉钢筋来提高加强筋的刚度,以增强抗变形能力;钢筋笼要设临时固定杆;若钢筋笼发生严重扭曲变形时,则必须将钢筋笼拆开重新制作。
1.3 钢筋笼就位后突然下沉引起断桩
1)钢筋笼下沉原因:钢筋笼中心偏位;钢筋笼固定不牢固或固定措施不得当;测量定位出现误差或在灌注混凝土过程中,导管碰撞钢筋笼。2)断桩的原因:钢筋笼下沉容易引发混凝土拉裂,引起断桩。3)预防措施:在钢筋笼定位后,将钢筋笼牢固固定在位于护筒之上的垫木上。垫木应该用20 cm×20 cm×300 cm～20 cm×20 cm×400 cm长方木;护筒周围的回填土要夯实,防止护筒移位。
1.4 其他原因引起的断桩
1)原因分析:混凝土坍落度小、离析或石料粒径较小,在混凝土灌注过程中堵塞导管,且在混凝土初凝前未能疏通好,不得不提起导管时,从而形成断桩;由于计算错误使导管底口距孔底距离较大,致使首批灌注的混凝土不能埋住导管,从而形成断桩;在导管提拔时,由于测量或计算错误,或盲目提拔导管使导管提拔过量,从而使导管底口拔出混凝土面,或使导管口处于泥浆层或泥浆与混凝土的混合层中,形成断桩;在提拔导管时,钢筋笼卡住导管,在混凝土初凝前无法提起,造成混凝土灌注中断,形成断桩;导管接口渗漏致使泥浆进入导管内,在混凝土内形成夹层,造成断桩;导管埋置深度过深,无法提起导管或将导管拔断,造成断桩;由于其他意外原因造成混凝土不能连续灌注,中断时间超过混凝土初凝时间,致使导管无法提升,形成断桩。
2)预防措施:导管使用前,要对导管进行检漏和抗拉力试验,以防导管渗漏。每节导管组装编号,导管安装完毕后要建立复核和检验制度;导管的直径应根据桩径和石料的最大粒径确定,尽量采用大直径导管;下导管时,其底口距孔底的距离不大于40 cm～50 cm,同时要能保证首批混凝土灌注后能埋住导管至少1 m。在随后的灌注过程中,导管的埋置深度一般控制在2 m～4 m范围内;混凝土的坍落度要控制在18 cm～22 cm,要求和易性好。若灌注时间较长时,可在混凝土中加入缓凝剂,以防止先期灌注混凝土初凝,堵塞导管;在钢筋笼制作时,一般要采用对焊,以保证焊口平顺。当采用搭接焊时,要保证焊缝不要在钢筋内形成错台,以防钢筋笼卡住导管;在提升导管时要通过测量混凝土的灌注深度及已拆下导管长度,认真计算提拔导管的长度,严禁不经测量和计算而盲目提拔导管,一般情况下一次只能拆除一节导管;关键设备要有备用,材料要准备充足,以保证混凝土能够连续灌注;当混凝土堵塞导管时,可采用拔插抖动导管,当所堵塞的导管长度较短时,也可用型钢插入导管内进行冲击来疏通导管,也可在导管上固定附着式振捣器进行振动来疏通导管内的混凝土;当钢筋笼卡住导管后,可设法转动导管,使之脱离钢筋笼。
2 出现断桩后的处理技术
2.1 原位复桩法
在施工过程中及时发现和超声波检测出的断桩,采用彻底清理后,在原位重新浇筑一根新桩,做到较为彻底处理。此种方法效果好、难度大、周期长、费用高,可根据工程的重要性、地质条件、缺陷数量等因素选择采用。
2.2 接桩法
在对断桩点位的地质、技术、力学要求等方面进行技术分析后,确定接桩方案。进行接桩施工时,首先,对桩进行声测,确定好混凝土的部位。其次,根据设计提供的地质资料确定井点,降水—开挖—20号素混凝土进行护壁,护壁内用钢筋箍圈进行加固。再次,挖至理论高程后,利用人工凿毛,按挖孔法混凝土施工方法进行混凝土的浇筑。
2.3 改变桩位法
灌注桩出现断桩或遇到地下管线障碍,采用改变桩位方法处理。
2.4 上部结构卸荷法
有些断桩处理困难,耗资巨大,只有采取用轻质材料代替原设计材料,减轻上部结构荷载的方法。
2.5 钻孔补强法
当断桩的混凝土严重蜂窝、离析、松散、强度不够及桩长不足,桩底沉渣过厚时,常用钻机钻到质量缺陷下一倍桩径处,进行清洗后高压注浆。
2.6 补桩法
对于钻孔桩距过大的断桩点位,不能承受上部荷载时,可在桩与桩之间补桩。
总之,断桩处理是一个重要的课题,在公路工程建设过程中,只有注重各个细节,才能让我们的公路事业更加辉煌。
参考文献
钻孔灌注摩擦桩论文 篇6
关键词：钻孔桩,灌注,质量控制,混凝土,浇筑
钻孔桩水下灌注混凝土一般采用泵送商品混凝土直升导管施工法, 混凝土是通过导管依靠重力下落和泵送产生的冲击力, 进入首批混凝土下面, 由下而上顶托水泥浆和首批混凝土上升, 完成全部混凝土的浇筑。这种施工方法不需要降水、施工安全、速度快, 但由于混凝土在水和泥浆下施工, 具有很大的隐匿性, 常会出现一些影响质量的问题, 施工中必须做好质量控制工作, 否则, 任何一个环节出现问题, 都会造成很大的质量隐患。
1 常见的质量问题
1) 导管卡管。主要原因有混凝土坍落度过小, 流动性差, 夹有大石块, 混凝土离析, 粗骨料集中导致堵塞;出现机械故障或其他原因使得混凝土在导管内停留时间过久, 或灌注时间持续过长, 最初灌注的混凝土已经初凝, 增大了管内混凝土下落的阻力, 混凝土堵在管内。2) 钢筋笼上浮。主要原因有全护筒上拔、导管提升时钩挂了钢筋笼;钢筋笼在孔口未进行固定, 或固定不牢;混凝土灌注的速度过快, 使混凝土下落冲出导管底口向上反冲, 其顶托力大于钢筋笼的重力时造成的。3) 孔壁坍塌。主要原因有孔内水位差减小, 原有的静水压力不能保持, 护筒底部孔壁漏水, 造成孔内水位降低;桩孔周围堆放重物或存在有机械振动情况。4) 灌短桩头。主要有混凝土接近完成时, 泥浆过稠, 在测锤测探混凝土浇筑面时, 不易判别浆渣面还是混凝土面;或由于测锤太轻, 沉不到混凝土的表面, 发生误判, 终止混凝土浇筑后形成短桩头;混凝土浇筑时, 由于塌孔未被发现, 使得测锤达不到混凝土浇筑面, 造成误判, 形成短桩头。5) 断桩。主要原因由于清孔不彻底, 或灌注时间过长, 首批混凝土已初凝, 流动性降低, 续灌的混凝土冲破顶层而上升, 在两层混凝土中夹有泥渣, 形成断桩;导管接头不严、焊缝破裂, 泥浆浸入混凝土内, 在桩身混凝土内形成不凝固体, 形成断桩;导管提升过猛, 或测探错误, 导管底口超出原混凝土面, 在桩身中形成泥渣夹层, 形成断桩;导管埋入混凝土过深, 导管内外混凝土已初凝, 使导管与混凝土间摩阻力过大, 或提管过猛将导管拉断后夹入泥渣, 形成断桩。
2 质量控制措施
2.1 质量管理
1) 建立健全施工现场水下混凝土灌注质量管理制度, 加强培训教育工作, 提高操作人员的质量意识。2) 施工前, 应编制详细可行的水下灌注混凝土施工方案, 并要严格执行, 以保证施工质量。3) 选派专人进行现场施工调度指挥, 加强与搅拌站的沟通和协调, 保证施工顺利连续进行。4) 灌注过程中, 应选派专人负责测探和现场监察工作, 及时测探混凝土浇筑面的位置, 监察孔壁稳定和孔内水头情况, 发现有发生问题的迹象时, 应该立即采取措施进行预防。5) 严格施工质量检查验收, 做好自检、交接检查, 合格以后报请监理工程师核检, 上道工序不合格, 严禁进入下道工序施工。
2.2 混凝土的配制
1) 水下灌注所需的混凝土应具有良好的和易性, 混凝土的配合比需经试验室试配后确定。2) 水泥一般选用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥, 用量不少于360 kg/m3 (当掺入粉煤灰后可适量减少) , 初凝时间不早于2.5 h, 强度不低于42.5, 砂宜选用中砂, 砂率宜为40%~50%, 石子选用青碎石, 粒径不应大于40 mm。3) 混凝土应具有良好的流动性, 宜掺加外加剂, 坍落度宜为180 mm~220 mm。
2.3 混凝土的运输
在桩孔水下浇筑混凝土过程中, 搅拌站应配备足够的搅拌运输车辆, 并合理调度, 确保混凝土浇筑连续施工, 不得间断, 同时在运输和停歇待浇时, 要保持混凝土连续搅拌, 以保证混凝土的均匀性和工作性。
2.4 钢导管的制作与安装
1) 钢导管宜采用成品导管, 需分节制作, 便于拆装和搬运, 壁厚不小于3 mm, 直径宜为200 mm~300 mm, 制作偏差不应超过2 mm。2) 自制钢导管应除锈, 刷防锈漆两遍, 保证内壁圆滑、顺直、光洁和无局部凹凸, 接头应采用快速接头。3) 钢导管应具有良好的严密性, 在使用前, 应进行试拼、试压, 试水压力可按0.6 MPa~1.0 MPa控制。4) 导管吊放时, 应位置居中、轴线垂直、稳步沉放, 防止卡挂钢筋笼和碰撞孔壁。导管底部至孔底的距离宜为0.3 m~0.5 m。
2.5 混凝土的浇筑
1) 进场检验。混凝土运至施工现场后, 应对其坍落度和均匀性进行检验, 当坍落度损失较大不能满足施工要求时, 可在罐车内加入适量的与原配合配同成分的减水剂, 并快速旋转搅拌均匀, 但是减水剂的加入量应事先由试验确定。如二次拌和仍达不到要求, 坚决不得使用。2) 首批混凝土的灌注。a.混凝土浇筑前, 应对孔底沉渣厚度再一次进行测量, 如厚度超过规定, 可用喷射法向孔底喷射, 使沉渣悬浮, 然后立即灌注混凝土。b.首批灌注混凝土的数量需经计算确定, 必须满足导管首次埋置深度和充填导管底桩孔的需要, 导管一次埋入混凝土以下不应少于0.8 m。c.导管上口设置的漏斗必须具有足够的容量, 能够满足储备首批混凝土数量的要求。d.浇筑前, 漏斗下口应设置塞式隔水栓, 下衬垫一至两层塑料布, 并用细钢丝引出, 既可以防水, 又可以向上迅速拔出。3) 混凝土的浇筑。a.首批混凝土下落后, 必须连续浇筑, 要经常对孔内的混凝土浇筑面进行探测, 并根据实际情况, 调整导管的埋深。混凝土浇筑面探测一般采用测深锤法, 混凝土灌注初期, 首批混凝土的坍落度大, 到灌注后期, 首批混凝土的坍落度越来越小, 测锤沉入混凝土的深度越来越小, 因而测锤不宜过轻, 一般锤重不宜小于40 N, 以停留在混凝土面或沉入混凝土面下10 cm~20 cm为宜。b.在混凝土浇筑时, 导管埋入已浇的混凝土内越深, 混凝土向桩孔内四周扩散的效果就越好, 混凝土应越密实, 表面就越平坦, 但是埋深过大又可能导致混凝土在管内流动不畅, 发生堵管现象, 一般情况下, 导管埋入混凝土内的深度宜为2 m~6 m, 而且提升用力要均匀。c.混凝土浇筑时, 应控制导管的提拔速度和单桩浇筑时间, 每根桩的灌注时间应按首批混凝土的初凝时间进行控制。d.从开始浇灌到导管底口高于钢筋笼底1 m之间, 应放慢混凝土灌注速度。直至上升到骨架底口4 m以上时, 提升导管, 使其底口高于底部2 m以上, 此时可以恢复正常的灌注速度。e.在浇筑过程中, 应保持桩孔内水头, 以防坍孔。f.使用全护筒灌注时, 护筒的底部应始终控制在混凝土面以下, 随着导管的提升, 逐步上拔护筒。4) 桩顶混凝土的浇筑。a.混凝土浇筑接近桩顶时, 应认真核对混凝土灌注数量, 控制最后一次浇筑量, 以确定混凝土的灌注数量是否正确。同时用铁盒取样器插入可疑层位, 取样后详细判别混凝土层面的位置。混凝土超灌高度宜为0.8 m~1.0 m。b.混凝土灌注至超灌高度后, 不要立即拔除导管, 宜将导管上下移动, 可起到振动作用, 5 min后, 可以缓慢向上拔出。拔出时应避免过快, 以防桩头空洞及夹泥。
2.6 超灌桩头凿除
混凝土强度达到设计强度的70%后, 破除桩头, 去除松散层, 凿除桩头后, 暴露的桩顶混凝土应达到设计的强度等级。
2.7 桩身质量检验
1) 桩基需及时进行成桩质量检验, 确保其承载力、桩身混凝土质量符合要求。2) 承载力检验一般采用静载荷试验方法, 检验桩数不少于总数的1%, 且不应少于3根, 当总数少于50根时, 不应少于2根。3) 桩身质量检验一般采用低应变法或声波透射法。设计等级为甲级, 地质条件复杂、成桩质量低的灌注桩, 不应少于总检验数量的30%, 且不应少于20根;其他桩基不应少于总检验数量的20%, 且不应少于10根, 且每根柱子承台下不少于1根。
3 结语
钻孔成孔水下灌注混凝土施工, 由于其施工环节多、工艺复杂, 许多因素均会影响到桩基混凝土的施工质量。在施工中, 应对桩基施工全过程进行质量控制, 发现问题及时处理, 确保施工质量。
参考文献
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[2]交通部第公路工程总公司.公路施工手册——桥涵 (上册) [M].北京:人民交通出版社, 2002:443-670.
[3]市政工程施工技术应用与施工组织设计[M].北京:光明日报出版社, 1999:1460-1473.
[4]王丽静, 郭享平, 王克.旋挖钻孔灌注桩施工安全质量事故预防及处理[J].建筑安全, 2010 (9) :50-52.
大直径钻孔灌注桩断桩处理方案 篇7
随着社会发展,市场经济不断深化,我国高速公路正在日新月异的发展,桥梁和隧洞工程在高速路上广泛运用。为适应当前科技水平的发展,现代化施工要求,机械化程度不断提高,桥梁工程中大直径桩基不断的增多。桥梁桩基由于深埋在地表下,再加上多数施工区域地下水较高,岩溶较多,因而桩基的质量一直都难以控制,桩基质量将直接影响桥梁的整体质量。因此,大直径桩基的施工是很多桥梁工程技术人员非常关注的问题,也是桥梁施工中的一大关键工序。
2 工程概况
遵赤公路白蜡坎—茅台段高速公路是《泛珠江三角洲区域合作公路水路交通规划纲要》“十射、五纵、五横、六条国际通道”高速公路网第八射“麻江—遵义—泸州支线”中的一段,在贵州省骨架公路网规划中,是“三纵三横八联八支”中的第三联赤水—马场坪高速公路中的一段。路线起于遵义县鸭溪镇白蜡坎西部方向的岩脚,经过遵义县的枫香镇、仁怀市的长岗镇、坛厂镇、中枢镇,止于茅台镇。玉岩坡Ⅱ号大桥位于遵赤公路白腊坎—茅台段高速公路第六合同段分幅路基上,左幅桥为13×30 m先简支后结构连续预应力混凝土T形梁,桥宽11.25 m,桥梁全长399.87 m。
3 桩基施工及断桩原因分析
1)桩基施工情况。玉岩坡Ⅱ号大桥左幅12号桥墩原设计为两根分别为40 m,44.5 m长,1.8 m×2.2 m的方孔桩。因该桩基顶标高下10 m左右为人工回填土石的桥梁锥坡坡脚,且地勘报告显示该桩部分段落经过溶洞,采用人工挖孔易造成锥坡不稳定或其他安全隐患,因此通过多次与业主协商,将该桥墩桩基变更为两根直径2.5 m的钻孔灌注桩,右桩桩长为42 m,左桩桩长39.5 m,将原设计桩顶地系梁设计为桩帽式连系梁。地勘报告中提示右桩在19.1 m～22 m处有溶洞,建议采用亚黏土夹碎石充填,地勘钻孔位置在该桩中心位置右侧2.7 m处。该桩冲孔过程中,分别在距桩顶19.4 m和31.4 m处泥浆全部漏完,在孔内重新加水泥和黄泥拌合料进行冲孔;在距孔顶37.9 m及40.9 m处均出现不同程度的泥浆下沉情况。该桩混凝土灌注过程中,采用外径400 mm,壁厚8 mm的钢管作导管,用罐车运输混凝土进行灌注。7 d后,采用超声波检测技术对该桩进行检测,结果为该桩在18.5 m～21 m处混凝土离析,半破损检测(钻芯取样)情况与超声波检测情况基本吻合,判定为Ⅲ类桩。
2)断桩原因分析。主要原因是混凝土导管较小,导管影响的范围及经受的压力均不够,导管焊缝出现裂纹后漏浆,检查发现断桩后,对施工过程中用的所有导管进行仔细检查,对有怀疑的导管进行密封性检查,发现有一节导管出现漏水现象。其次有可能是在混凝土灌注过程中,溶洞段泥浆护壁坍塌,混凝土流失,泥浆被混凝土挤压进桩体,造成此次断桩。
4 断桩施工处理方案
由于该桩直径较大,桩基主钢筋和箍筋全部布置在外圈,钢筋保护层厚度为5 cm,因此桩基中间部分为素混凝土,在桩基中间开挖直径为1.0 m的圆孔到17.5 m处,18.5 m～21 m段挖孔直径为2.4 m,能看见主筋的1/2,17.5 m～18.5 m为开挖孔孔径渐变段,开挖完毕后对开挖部分桩基进行重新灌注混凝土。对混凝土开挖的整个过程,均采用风镐进行挖凿,不得用膨胀剂或微爆破。凿完混凝土后,在桩基18.5 m～21.3 m段,布置25的二级钢筋在直径为2 m的圆周,间距为15 cm,增加新老混凝土的连接。混凝土灌注仍然采用外径400 mm,壁厚8 mm的钢导管,先洒水将原混凝土润湿,按灌注桩的浇筑方法进行混凝土灌注,因为人工打振动泵浇筑混凝土不好操作,孔内有桩基体内散发出的温度,还有新浇混凝土的温度,温度较高,易造成人员安全隐患。
5 结语
本文所介绍的断桩情况从2008年11月2日开始决定处理,2008年12月10日进行混凝土灌注,2008年12月18日检测结果显示为18 m～21 m,声速偏低,波形异常,判定为Ⅱ类桩基;标志着本次断桩处理取得成功,但耗时。混凝土工程为一次性成品工程,一旦出现质量问题,处理十分困难,耗时又不经济,如遇本文叙述的相关情况,应结合工程实际情况慎重处理。同时,建议在进行大直径灌注桩混凝土施工时,尽量采用外径大于500 mm的混凝土导管。导管小了,一方面影响半径不够,易造成桩基外圈混凝土不密实,检测不能通过,另一方面易出现导管壁或接头部位破坏,造成漏浆。
参考文献
[1]JTJ 042-94,公路桥涵施工技术规范[S].
超长钻孔灌注桩基础群桩效应分析 篇8
1群桩效应的基本概念
群桩基础受竖向荷载作用后,由于承台、桩、土的相互作用使其桩侧摩阻力、桩端阻力、沉降等性状发生变化而与单桩明显不同,这种效应称之为群桩效应[1,2]。群桩效应的出现,会使中心桩的沉降大于周边桩的沉降,中心桩的轴力小于周边桩的轴力。
群桩效应通常采用群桩效应系数[3]来衡量,群桩效应系数是指群桩的极限承载力与群桩中各桩按独立单桩考虑的极限承载力之和的比值,可按下式计算:
其中,η为群桩效应系数;Fm为群桩的极限承载力;n为群桩桩数;Fs为单桩极限承载力。
2群桩效应的数值分析
为了研究超长钻孔灌注桩的群桩效应,本文以位于长江中下游的某大型跨江大桥为依托,通过有限元法分析超长钻孔灌注桩群桩效应的影响因素,主要分析桩间距和桩数的影响。
模型几何尺寸以及参数均参照依托工程。桩长109 m,桩径2.7 m,基桩采用线弹性本构模型,弹模取33 GPa,泊松比0.168,密度2 400 kg/m3。土体采用邓—肯张模型[4],模型参数如表1所示。桩土之间设摩擦接触。桩距2.4d时的有限元网格见图1。
1)桩间距影响。不同桩间距条件下的桩顶荷载与沉降P—S计算曲线如图2所示。在相同的轴向荷载作用下,桩间距小的群桩基础沉降较大。桩间距越大,群桩的平均沉降越小,P—S曲线越平缓,这也表明随着桩间距增加,群桩基础的整体稳定性增强了,发生整体破坏的趋势减弱。不同桩距条件下的极限侧阻如图3所示,从图3中可以看出,桩距越小,极限侧阻越大,这主要是由于,桩距越小,桩间土体受桩的侧向挤压力越大,土体也就越密实,其极限侧阻力也就越大。
不同桩间距条件下的群桩效应系数如表2所示。从表中可以看出,随着桩距的增加,群桩效应系数越来越大,也就是群桩效应越来越弱,当桩径大于6倍直径时,群桩效应就基本不存在了。
2)桩数的影响。为研究桩数对群桩效应的影响,分别建立了多个有限元模型,桩数分别为1,4,7,9,16。桩顶荷载与沉降P—S曲线如图4所示。从图4中可以看出,在相同的荷载作用下,桩数越多,其沉降值越大。随着桩数的增加,荷载—沉降曲线更加平滑,这说明桩数越多,基桩稳定性越强。
由不同桩数条件下的群桩效应系数可以看出,在相同桩距的条件下,桩数越多,也就是群桩基础的规模越大,群桩效应越明显。
3结语
利用有限元法分析了群桩效应的影响因素,主要表现在以下两方面:
1)桩距越小,群桩效应越大,当桩间距大于6倍直径时,群桩效应基本不存在;2)桩数越多,群桩效应越大。
摘要：结合某大型桥梁工程实例,建立了多个有限元模型,对影响超长钻孔灌注桩群桩基础的群桩效应进行了研究,着重分析了桩距和桩数两大因素。结果表明,桩距越大,群桩效应系数越接近于1;桩数越小,群桩效应系数越接近于1。
关键词：灌注桩,群桩基础,群桩效应
参考文献
[1]Gandhi,Shailesh R.Group effect on driven piles under lateralload[J].Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engi-neering,1997,123(8):702-709.
[2]刘金砺.竖向荷载下的群桩效应和群桩基础概念设计若干问题[J].土木工程学报,2004,37(1):78-83.
[3]谢涛,袁文忠,姚勇.超大群桩竖向承载群桩效应试验研究[J].公路交通科技,2003,20(5):61-63.
钻孔灌注摩擦桩论文 篇9
1 断桩的原因
断桩是指钻孔灌注桩在灌注混凝土的过程中,泥浆或砂砾进入水泥混凝土,把灌注的混凝土隔开并形成上下两段,造成混凝土变质或截面积受损,从而使桩不能满足受力要求。常见的断桩原因大致可分为以下几种情况:
(1)混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土软体充填,桩身中断出现混凝土不凝体;桩身中岩渣沉积成层,将混凝土桩上下分开;桩身出现空洞体。
(2)由于运输或等待时间过长等原因使混凝土发生离析,又没有进行二次搅拌,灌注时大量骨料卡在导管内,不得不提出导管进行清理,引起断桩。
(3)混凝土灌注过程中发生坍孔,无法清理,或使用吸泥机清理不彻底,使灌注中断造成断桩。
(4)在提拔导管时,钢筋笼卡住导管,在混凝土初凝前无法提起,造成混凝土灌注中断,形成断桩。
(5)石子径粒过大、配合比不适宜、施工机械出现故障、导管漏水或断裂及复杂的地质原因,造成混凝土不能连续灌注,中断时间超过混凝土初凝时间,致使导管无法提起,形成断桩。
(6)导管埋置深度过深,无法提起导管或将导管拔断,造成断桩。
综上所述,在施工过程中出现断桩受多种因素的影响,灌注前应从各方面做好充分的准备,尽量避免出现断桩质量问题。关于断桩的原因也不局限以上几种情况,有待于以后在实践中总结和摸索。
2 预防措施
(1)首次混凝土灌注量要满足把导管下端埋设1m以上的要求。导管下口至孔底的距离一般25～40cm。
(2)在材料方面,集料的最大粒径应不大于导管内径的1/6～1/8以及钢筋最小净距的1/4,同时不大于40mm。
(3)在改变水泥标号、品种及生产厂家时,必须先做好配合比试验,按配合比控制质量。
(4)制作钢筋笼时,为使焊口平顺,最好采用对焊的方法。若采用搭接焊法,要保证接头不在钢筋笼内形成错台,以防钢筋笼卡住导管。
(5)在地下水活动较大的地段,事先要对导管进行密水试验,试验水压不应小于井孔水深1.5倍的压力,合格后方可灌注混凝土。
(6)为保证首批混凝土灌注后导管的埋置深度(≥1.0m)和填充导管底部间隙的需要,施工现场应保证钻孔桩所需首批混凝土的数量。灌注开始后,应连续进行,并尽可能缩短灌注的间隔时间。
(7)应及时检查混凝土均匀性及坍落度,运输及材料应保证混凝土连续灌注,在灌注混凝土时应及时测量导管内外混凝土的深度。
3 处理方法
钻孔灌注时,发现质量问题,施工单位切忌自行处理,首先上报监理、业主,然后会同设计、勘察等相关部门分析、研究,作出正确处理方案。应由设计部门出具修改设计通知。
(1)断桩后如果能够提出钢筋笼,可迅速将其提出孔外,然后用冲击钻重新钻孔,清孔后下钢筋笼,再重新灌注混凝土。
(2)如果因严重堵管造成断桩,且已灌混凝土还未初凝时,将导管下沉到已灌混凝土顶面以上大约10cm处,继续灌注时观察漏斗内混凝土顶面的位置,当漏斗内混凝土下落填满导管的瞬间将导管压入已灌混凝土顶面以下,即完成湿接桩。
(3)若断桩位置处于距地表5m以内,且地质条件良好时,可开挖至断桩位置,将泥浆或掺杂泥浆的混凝土清除,露出良好的混凝土并凿毛,将钢筋上的泥浆清除干净后,支模浇筑混凝土。拆模后及时回填并夯实。
(4)补桩法:承台施工前补桩。当桩距较小时,可采用先钻孔,后植桩,再沉桩的方法。此法的优点是可以利用承台或地下室结构承受静压桩的施工反力,设施简单,操作方便,不延长工期。
(5)扩大承台法:原有的桩基承台平面尺寸满足不了构造要求或基础承载力的要求,而需要扩大桩基承台的面积。
①桩位偏差大。原设计的承台平面尺寸满足不了规范规定的构造要求,可用扩大承台法处理。
②考虑桩土共同作用。当单桩承载力达不到设计要求,需要扩大承台并考虑桩与天然地基共同分担上部结构荷载。
③桩基质量不均匀,防止独立承台出现不均匀沉降,或为提高抗震能力,可采用把独立的桩基承台连成整块,提高基础整体性。
综上所述,在钻孔灌注桩施工前一定要做好充分的施工准备工作,施工过程中严格按规范、设计施工,避免断桩事故的发生。一旦发生断桩事故,尽快采取补救措施,确保工程质量。
摘要：施工中预防钻孔灌注桩出现断桩的质量问题和主要原因以及预防措施和处理方法。